DE102015202073A1

DE102015202073A1 - Swivel module of a trailer hitch

Info

Publication number: DE102015202073A1
Application number: DE102015202073.8A
Authority: DE
Inventors: Julian Stratmann; Alfons Nordloh
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2015-02-05
Filing date: 2015-02-05
Publication date: 2016-08-11

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schwenkmodul (11), umfassend einen einen Kugelkopf (12b) aufweisenden Kugelzapfen (12), einen den Kugelzapfen (12) aufnehmenden Verbinder (13), ein gelenkig mit dem Kugelzapfen (12) verbundenes Gehäuse, welches mittels eines Drehantriebes in einer überlagerten Dreh- und Kippbewegung zwischen einer Ruheposition und einer Betriebsposition verschwenkbar ist, wobei der Drehantrieb eine den Verbinder (13) durchsetzende Antriebswelle (16) mit einer Antriebsverzahnung (16a), ein koaxial zum Kugelzapfen (12) angeordnetes Zahnrad (17) sowie einen das Gehäuse (4) antreibenden Mitnehmerstift (18) aufweist. Es wird vorgeschlagen, dass das Zahnrad (17) drehbar am Verbinder (13) gelagert ist.The invention relates to a swivel module (11), comprising a ball stud (12) having a ball head (12), a connector (13) receiving the ball stud (12), a housing pivotally connected to the ball stud (12) and connected by means of a rotary drive a superimposed rotational and tilting movement between a rest position and an operating position is pivotable, wherein the rotary drive a connector (13) passing through the drive shaft (16) with a drive toothing (16a), a coaxial with the ball stud (12) arranged gear (17) and a having the housing (4) driving cam pin (18). It is proposed that the gear (17) is rotatably mounted on the connector (13).

Description

Die Erfindung betrifft ein Schwenkmodul einer Anhängerkupplung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, bekannt durch die DE 10 2012 216 794 A1 der Anmelderin. The invention relates to a swivel module of a trailer hitch according to the preamble of claim 1, known by the DE 10 2012 216 794 A1 the applicant.

Durch die DE 10 2012 216 794 A1 bzw. die korrespondierende EP 2 711 210 A2 der Anmelderin wurde ein Kugelschwenkmodul, auch kurz Schwenkmodul genannt, für eine Anhängerkupplung eines Kraftfahrzeuges bekannt. Das Schwenkmodul ist einerseits über einen so genannten Verbinder mit einem Querträger des Kraftfahrzeuges und andererseits mit einem Kugel- oder Kupplungshaken verbunden. Das Schwenkmodul umfasst einen ortsfest, d. h. in einer Bohrung des Verbinders fest angeordneten Kugelzapfen, welcher ein motorisch angetriebenes, dreh- und kippbares Gehäuse, an welchem der Kugelhaken befestigt ist, trägt. Der Antrieb des Gehäuses, d. h. der Schwenkantrieb umfasst eine achsparallel zur Längsachse des Kugelzapfen angeordnete, den Verbinder durchsetzende Antriebswelle mit einer Antriebsverzahnung, welche in ein drehbar auf dem Kugelzapfen gelagertes Zahnrad eingreift. Das Zahnrad ist außerhalb des Verbinders auf dessen dem Gehäuse zugewandten Seite angeordnet und weist einen Mitnehmerstift auf, welcher die Drehbewegung des Zahnrades auf das Gehäuse überträgt und somit eine überlagerte Dreh- und Kippbewegung bewirkt. Zur Kinematik der Dreh- und Kippbewegung wird auf die EP 2 281 124 B1 der Anmelderin verwiesen. By the DE 10 2012 216 794 A1 or the corresponding one EP 2 711 210 A2 the applicant was a ball pivot module, also called short pivot module known for a trailer hitch of a motor vehicle. The swivel module is connected on the one hand via a so-called connector with a cross member of the motor vehicle and on the other hand with a ball or coupling hook. The swivel module comprises a stationary, ie in a bore of the connector fixed ball pin, which carries a motor-driven, rotatable and tiltable housing to which the ball hook is attached, carries. The drive of the housing, ie the pivot drive comprises an axially parallel to the longitudinal axis of the ball pin, the connector passing through the drive shaft with a drive toothing, which engages in a rotatably mounted on the ball pin gear. The gear is arranged outside of the connector on its side facing the housing and has a driving pin, which transmits the rotational movement of the gear to the housing and thus causes a superimposed rotational and tilting movement. To the kinematics of the turning and tilting movement is on the EP 2 281 124 B1 referred to the applicant.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schwenkmodul der eingangs genannten Art weiter zu verbessern, insbesondere Bauraum einzusparen. It is an object of the present invention to further improve a swivel module of the type mentioned, in particular to save space.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. The object of the invention is solved by the features of claim 1. Advantageous embodiments emerge from the subclaims.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Zahnrad des Schwenkantriebes drehbar gegenüber dem Verbinder gelagert ist. Damit wird der Vorteil erreicht, dass sich das Zahnrad am selben Bauteil wie die Antriebswelle, d. h. am Verbinder abstützt. Damit wird eine verbesserte Toleranzlage zwischen der Antriebsverzahnung der Antriebswelle und dem Zahnrad erreicht. Darüber hinaus ergibt sich der Vorteil, dass das Zahnrad keine Lagerfläche auf dem Kugelzapfen beansprucht, sodass dieser in Axialrichtung kürzer ausgeführt werden kann. According to the invention it is provided that the gear of the pivot drive is rotatably mounted relative to the connector. Thus, the advantage is achieved that the gear on the same component as the drive shaft, d. H. supported on the connector. For an improved tolerance position between the drive teeth of the drive shaft and the gear is achieved. In addition, there is the advantage that the gear claimed no bearing surface on the ball pin, so that it can be made shorter in the axial direction.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Verbinder an seiner dem Gehäuse zugewandten Seite einen Nabenansatz oder einen Ringsteg auf, auf welchem das Zahnrad gelagert und abgestützt ist. Somit kann die Bearbeitung der Lagerfläche für das Zahnrad sowie der Bohrung für die Antriebswelle an demselben Bauteil, nämlich dem Verbinder in einer Einspannung des Werkstückes durchgeführt werden. Daraus ergibt sich – aufgrund einer verkürzten Toleranzkette – ein verbesserter Zahneingriff. According to an advantageous embodiment of the invention, the connector on its side facing the housing on a hub approach or a ring land, on which the gear is supported and supported. Thus, the machining of the bearing surface for the gear and the bore for the drive shaft on the same component, namely the connector can be performed in a clamping of the workpiece. This results in an improved tooth engagement due to a shortened tolerance chain.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Verbinder eine zum Gehäuse oder Kugelkopf offene, ringnutförmige Aussparung auf, welche das Zahnrad im Wesentlichen aufnimmt. Damit wird der Vorteil einer in Axialrichtung verkürzten Baulänge erreicht, indem das Zahnrad in der nutförmigen Aussparung des Verbinders „verschwindet“. According to a further preferred embodiment, the connector has an open to the housing or ball, annular groove-shaped recess which receives the gear substantially. Thus, the advantage of a shortened in the axial direction length is achieved by the gear in the groove-shaped recess of the connector "disappears".

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist auch die Antriebsverzahnung der Antriebswelle im Wesentlichen innerhalb der nutförmigen Aussparung angeordnet. Durch diese verdeckte Anordnung wird der Zahneingriff geschützt. According to a further preferred embodiment, the drive toothing of the drive shaft is arranged substantially within the groove-shaped recess. This concealed arrangement protects the tooth engagement.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Zahnrad durch ein axiales Sicherungselement gegen Axialverschiebung auf dem Nabenansatz gesichert. Somit können bei Schrägverzahnung auftretende Axialkräfte aufgenommen werden. According to a further preferred embodiment, the gear is secured by an axial securing element against axial displacement on the hub approach. Thus, axial forces occurring in helical gearing can be absorbed.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben, wobei sich aus der Beschreibung und/oder der Zeichnung weitere Merkmale und/oder Vorteile ergeben können. Es zeigen An embodiment of the invention is illustrated in the drawing and will be described in more detail below, which may result from the description and / or the drawing further features and / or advantages. Show it

1 eine durch den Stand der Technik bekannte Ausführungsform eines Schwenkmoduls, 1 an embodiment of a swivel module known from the prior art,

2 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Schwenkmoduls, 2 a view of a pivot module according to the invention,

3 das erfindungsgemäße Schwenkmodul in einer perspektivischen Ansicht mit versenktem Zahnrad und 3 the pivot module according to the invention in a perspective view with sunk gear and

4 das erfindungsgemäße Schwenkmodul in einer Schnittdarstellung mit Lagerung des Zahnrades. 4 the pivot module according to the invention in a sectional view with storage of the gear.

1 zeigt ein teilweise dargestelltes Schwenkmodul 1, welches aus der DE 10 2012 216 794 A1 (6) bekannt ist. Das bekannte Schwenkmodul 1 umfasst einen ortsfest angeordneten Kugelzapfen 2, welcher in einer konischen Bohrung eines so genannten Verbinders 3 verspannt ist. Der Verbinder 3 ist als quaderförmiges Bauteil ausgebildet und dient der Verbindung des Schwenkmoduls 1 mit einem hier nicht dargestellten Querträger eines Kraftfahrzeuges. Der Kugelzapfen 2 weist einen den Verbinder 3 durchsetzenden Schaft 2a sowie einen Kugelkopf 2b auf, an welchem ein Gehäuse 4 mit einem Verschlussring 5 gelenkig befestigt ist. Das Gehäuse 4, an welchem ein nicht dargestellter Kugel- oder Kupplungshaken für eine Anhängerkupplung befestigt ist, wird über einen Schwenkantrieb in eine kombinierte Dreh- und Kippbewegung, auch Schwenk- und Kippbewegung genannt, versetzt. Der Schwenkantrieb umfasst eine den Verbinder 3 durchsetzende und im Verbinder 3 gelagerte Antriebswelle 6, ein Zahnrad 7, welches drehbar auf dem Schaft 2a des Kugelzapfens 2 gelagert ist, sowie einen Mitnehmerstift 8, welcher in den Verschlussring 5 formschlüssig eingreift. Die Antriebswelle 6 weist im Bereich des Zahnrades 7 eine Antriebsverzahnung 6a auf, welche in das Zahnrad 7 eingreift und dieses antreibt. Das Zahnrad 7 ist außerhalb des Verbinders 3 auf dessen dem Kugelzapfen 2b zugewandten Seite angeordnet. 1 shows a partially illustrated swivel module 1 , which from the DE 10 2012 216 794 A1 ( 6 ) is known. The well-known swivel module 1 includes a stationary ball stud 2 which is in a conical bore of a so-called connector 3 is tense. The connector 3 is designed as a cuboid component and serves to connect the swivel module 1 with a cross member of a motor vehicle, not shown here. The ball stud 2 has a connector 3 penetrating shaft 2a as well as a ball head 2 B on, on which one casing 4 with a locking ring 5 is hinged. The housing 4 , to which an unillustrated ball or coupling hook is attached for a trailer hitch is called via a rotary actuator in a combined rotation and tilting movement, also called pivoting and tilting movement. The pivot drive includes the connector 3 interspersing and in the connector 3 mounted drive shaft 6 , a gear 7 which rotates on the shaft 2a of the ball stud 2 is stored, and a driving pin 8th which is in the locking ring 5 positively engages. The drive shaft 6 points in the area of the gear 7 a drive toothing 6a on which in the gear 7 engages and drives this. The gear 7 is outside the connector 3 on whose the ball stud 2 B arranged facing side.

2 zeigt ein erfindungsgemäßes Schwenkmodul 11 in einer Ansicht, wobei gleiche oder analoge Teile aus 1 mit um 10 erhöhten Bezugszahlen bezeichnet sind. Der Verbinder 13, welcher auf nicht dargestellte Weise mit einem Querträger des Fahrzeuges verbunden ist, weist eine Oberseite 13a und eine Unterseite 13b auf. Der Kugelzapfen 12 mit der Längsachse a durchsetzt den Verbinder 13 und ist mit dem Verbinder 13 fest verspannt. Der Kugelkopf 12b des Kugelzapfens 12 ist auf der Unterseite 13b des Verbinders 13 angeordnet. Die Antriebswelle 16 weist eine achsparallel zur Längsachse a angeordnete Längsachse b auf, durchsetzt den Verbinder 13 und treibt das hier verdeckte Zahnrad (17) an, dessen Mitnehmerstift 18 jedoch über die Unterseite 13b hinausragt. 2 shows an inventive pivot module 11 in a view, with the same or analog parts of 1 with around 10 are denoted by reference numerals. The connector 13 , which is connected in a manner not shown with a cross member of the vehicle, has an upper side 13a and a bottom 13b on. The ball stud 12 with the longitudinal axis a passes through the connector 13 and is with the connector 13 tightly clamped. The ball head 12b of the ball stud 12 is on the bottom 13b of the connector 13 arranged. The drive shaft 16 has an axis-parallel to the longitudinal axis a arranged longitudinal axis b, passes through the connector 13 and drives the here concealed gear ( 17 ), whose driving pin 18 however, over the bottom 13b protrudes.

3 zeigt das Schwenkmodul 11 in einer perspektivischen Darstellung, und zwar mit Blickrichtung auf die Unterseite 13b, in welcher sich eine ringförmige Aussparung 19 befindet. Innerhalb der ringförmigen Aussparung 19 ist das Zahnrad 17 angeordnet, welches von einer Antriebsverzahnung 16a der Antriebswelle 16 angetrieben wird. Das Zahnrad 17 ist – wie deutlicher aus 4 hervorgeht – nicht auf dem Schaft 12a des Kugelzapfens 12, sondern am Verbinder 13 gelagert. Der Mitnehmerstift 18 ist fest mit dem Zahnrad 17 verbunden und überträgt dessen Drehbewegung auf das hier nicht dargestellte Gehäuse bzw. dessen Verschlussring, wie in 1 dargestellt. 3 shows the swivel module 11 in a perspective view, with a view towards the bottom 13b in which there is an annular recess 19 located. Inside the annular recess 19 is the gear 17 arranged, which of a drive toothing 16a the drive shaft 16 is driven. The gear 17 is - how clearer 4 shows - not on the shaft 12a of the ball stud 12 but at the connector 13 stored. The driving pin 18 is stuck with the gear 17 connected and transmits the rotational movement of the housing, not shown here or its locking ring, as in 1 shown.

4 zeigt einen Schnitt durch den Kugelzapfen 12 und den Verbinder 13. Der Kugelzapfen 12 weist einen konischen Schaft 12a auf, welcher in einer konischen Bohrung 13c des Verbinders 13 angeordnet und verspannt ist. Auf der Unterseite 13b des Verbinders 13 ist konzentrisch zur Längsachse a des Kugelzapfens 12 eine ringnutförmige Aussparung 19 angeordnet, welche auf der radial innen liegenden Seite durch einen Nabenansatz 20 begrenzt wird. Der Nabenansatz 20 ist auf seinem Außenumfang als Lagerfläche oder Lagerstelle 20a ausgebildet, auf welcher das Zahnrad 17 abgestützt und drehbar gelagert ist. Mit seinem Innenumfang liegt der Nabenansatz 20 am konischen Schaft 12a des Kugelzapfens 12 an. Das Zahnrad 17 ist durch ein Sicherungselement 21 gegen Axialverschiebung auf dem Nabenansatz 20 fixiert. Die achsparallel zur Längsachse a des Kugelzapfens 12 angeordnete Antriebswelle 16, welche eine Längsachse b und eine Zwei-Zahn-Antriebsverzahnung 16a aufweist, steht in Eingriff mit dem Zahnrad 17. Aus der Schnittdarstellung gemäß 4 ist deutlich erkennbar, dass das Zahnrad 17 und die Antriebsverzahnung 16a im Wesentlichen, d. h. in Richtung der Längsachse a in der ringförmigen Aussparung 19 aufgenommen sind und somit im Verbinder 13 „verschwinden“. Die Lagerfläche 20a für das Zahnrad 17 und die Bohrung im Verbinder 13 zur Aufnahme der Antriebswelle 16 sind somit in einem Werkstück, dem Verbinder 13, angeordnet und können daher gemeinsam in einer Werkstückeinspannung bearbeitet werden. Damit kann ein exakter Zahneingriff zwischen Antriebswelle 16 und Zahnrad 17 erreicht werden. 4 shows a section through the ball stud 12 and the connector 13 , The ball stud 12 has a conical shaft 12a on which is in a conical bore 13c of the connector 13 arranged and braced. On the bottom 13b of the connector 13 is concentric with the longitudinal axis a of the ball stud 12 an annular groove-shaped recess 19 arranged, which on the radially inner side by a hub approach 20 is limited. The hub approach 20 is on its outer circumference as a storage area or storage location 20a formed on which the gear 17 supported and rotatably supported. With its inner circumference lies the hub approach 20 on the conical shaft 12a of the ball stud 12 at. The gear 17 is through a fuse element 21 against axial displacement on the hub approach 20 fixed. The axis parallel to the longitudinal axis a of the ball stud 12 arranged drive shaft 16 which has a longitudinal axis b and a two-tooth drive toothing 16a has, is in engagement with the gear 17 , From the sectional view according to 4 is clearly visible that the gear 17 and the drive teeth 16a essentially, ie in the direction of the longitudinal axis a in the annular recess 19 are included and thus in the connector 13 "disappear". The storage area 20a for the gear 17 and the hole in the connector 13 for receiving the drive shaft 16 are thus in a workpiece, the connector 13 , arranged and can therefore be processed together in a Werkstückeinspannung. This can be an exact tooth engagement between the drive shaft 16 and gear 17 be achieved.

Anstelle des Nabenansatzes 20 kann – im Rahmen der Erfindung – für die Lagerung des Zahnrades 17 auch ein gegenüber der Unterseite 13b des Verbinders 13 hervorstehender, ringförmiger Steg vorgesehen sein. Instead of the hub approach 20 can - in the context of the invention - for the storage of the gear 17 also one opposite the bottom 13b of the connector 13 protruding, annular web may be provided.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Schwenkmodul swivel module
2 2: Kugelzapfen ball pin
2a 2a: Schaft shaft
2b 2 B: Kugelkopf ball head
3 3: Verbinder Interconnects
4 4: Gehäuse casing
5 5: Verschlussring lock ring
6 6: Antriebswelle drive shaft
6a 6a: Antriebsverzahnung driving teeth
7 7: Zahnrad gear
8 8th: Mitnehmerstift Carrier pin
11 11: Schwenkmodul swivel module
12 12: Kugelzapfen ball pin
12a 12a: Schaft shaft
12b 12b: Kugelkopf ball head
13 13: Verbinder Interconnects
13a 13a: Oberseite top
13b 13b: Unterseite bottom
13c 13c: konische Bohrung conical bore
14 14: Gehäuse casing
16 16: Antriebswelle drive shaft
16a 16a: Antriebsverzahnung driving teeth
17 17: Zahnrad gear
18 18: Mitnehmerstift Carrier pin
19 19: ringförmige Aussparung annular recess
20 20: Nabenansatz hub extension
20a 20a: Lagerfläche storage area
21 21: Sicherungselement fuse element
a a: Längsachse Kugelzapfen Longitudinal axis ball stud
b b: Längsachse Antriebswelle Longitudinal axis drive shaft

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102012216794 A1 [0001, 0002, 0015]
EP 2711210 A2 [0002]
EP 2281124 B1 [0002]

Claims

Swivel module comprising a ball head ( 2 B . 12b ) having ball studs ( 2 . 12 ), a ball stud ( 2 . 12 ) female connector ( 3 . 13 ), an articulated with the ball stud ( 2 . 12 ) connected housing ( 4 ), which is pivotable by means of a rotary drive in a superimposed rotational and tilting movement between a rest position and an operating position, wherein the rotary drive a the connector ( 3 . 13 ) passing through drive shaft ( 6 . 16 ) with a drive toothing ( 6a . 16a ), a coaxial with the ball stud ( 2 . 12 ) arranged gear ( 7 . 17 ) as well as a driving pin ( 8th . 18 ), characterized in that the gear ( 17 ) rotatable on the connector ( 13 ) is stored.

Swivel module according to claim 1, characterized in that the connector ( 13 ) at its the ball head ( 12b ) facing the underside ( 13b ) a hub approach ( 20a ) on which the gear ( 12 ) is stored.

Swivel module according to claim 2, characterized in that the connector ( 13 ) on its underside ( 13b ) a ringnutförmige, the gear ( 17 ) substantially receiving recess ( 19 ) having,

Swivel module according to claim 3, characterized in that the drive toothing ( 16a ) substantially within the recess ( 19 ) is arranged.

Swivel module according to one of claims 1 to 4, characterized in that the gear ( 17 ) by a securing element ( 21 ) against axial displacement relative to the connector ( 13 ) respectively with respect to the hub approach ( 20 ) is fixed.